DE19834541A1 - Abgasanlage - Google Patents

Abstract

Eine Abgasanlage, die nach dem SCR-Katalysatorprinzip arbeitet, enthält eine Eindüseinrichtung für eine chemische Verbindung, die Ammoniak enthält oder in der Abgasumgebung Ammoniak abspaltet. Stromabwärts der Eindüseinrichtung befindet sich eine Katalysatoranordnung bei der das Substrat für den Katalysator von einem Gestrick gebildet ist. Die Fäden des Gestricks sind mit dem Katalysatormaterial beschichtet, das vorzugsweise Vanadiumpentoxid ist.

Description

Bei der geschlossenen Verbrennung, wie sie in Ver­ brennungsmotoren vorliegt, entstehen bekanntermaßen un­ erwünschte Nebenprodukte und bei erhöhten Temperaturen Stickoxide. Bedauerlicherweise erhöht sich der Anteil an Stickoxiden dann, wenn der Motor hinsichtlich des Verbrau­ ches an Kraftstoff besonders wirtschaftlich eingestellt wird.

Um das Stickoxid aus dem Abgasstrom weitgehend zu beseitigen, werden sogenannte SCR-Katalysatoren angewen­ det, wie sie in der EP 0 558 452 beschrieben sind. SCR- Katalysatoren eignen sich insbesondere dafür, sehr hohe Stickoxidanteile praktisch vollständig zu beseitigen. Bei hohen Stickoxidbelastungen des Abgases arbeiten sie wirk­ samer als Katalysatoren, bei denen das Katalysatormaterial fest auf einem Substrat sitzt. Außerdem haben SCR-Kataly­ satoren Vorteile bei Verbrennungsmotoren, die einen be­ trächtlichen Rußanteil haben, weil der Rußanteil sich bei den Katalysatoreinrichtungen mit auch in der Oberfläche aufgebrachtem Katalysatormaterial auf dem Katalysatormate­ rial niederschlägt und es unwirksam macht. Deswegen sind SCR-Katalysatoreinrichtungen besonders bei Dieselmotoren von Vorteil.

Bei der Anlage, wie sie in der EP 0 558 452 beschrie­ ben ist, wird in den Abgasstrom eine Lösung aus 40% Harn­ stoff und 60% Wasser eingedüst.

Der mit dem Harnstoff beladene Abgasstrom gelangt in eine Verwirbelungseinrichtung, in der eine besonders gute Durchmischung des Abgasstroms mit der Lösung erzielt wer­ den soll. Gleichzeitig wird in der Verwirbelungseinrich­ tung die Tröpfchengröße der eingebüßten Lösung verklei­ nert, um eine entsprechende Oberflächenvergrößerung zu bekommen. An dieser Stelle reagiert bereits ein Teil des NO_x mit dem Ammoniak. An den Ausgang der Verwirbelungsein­ richtung schließt sich ein Reduktionskatalysator an, des­ sen Substrat mit Vanadiumpentoxid oder Platin beschichtet ist. Das Substrat dieses Katalysators ist ein Monolith mit einer Vielzahl von Gaskanälen.

Trotz beträchtlicher räumlicher Abmessungen dieses Reduktionskatalysators ist die Verweilzeit des Abgasstroms in dem Oxidationskatalysator zu gering als dass der gesam­ te in dem Abgas enthaltene Ruß und das Kohlenmonoxid be­ seitigt werden könnten. Es ist deswegen bei der bekannten Anordnung dem Reduktionskatalysator noch ein Oxidations­ katalysator nachgeschaltet, dessen Substrat ebenfalls ein Lochstein ist, der mit Platin oder Palladium beschichtet ist.

Die große Anzahl von Katalysatoren ist außerdem er­ forderlich, um sicherzustellen, dass kein freies Ammoniak am Auspuff austritt, d. h. das gesamte Ammoniak in der ge­ wünschten Weise mit dem Stickoxid in dem Gasstrom reagiert hat.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage für Verbrennungsmotoren zu schaffen, die hin­ sichtlich des Ammoniakverbrauches günstiger ist und gerin­ gere Abmessungen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Abgas­ anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Verwendung einer Katalysatoreinrichtung, deren Substrat aus Fasern besteht, führt zu einer wesentlichen Oberflächenvergrößerung und hierdurch werden zwei wesent­ liche Vorteile erreicht:

Zufolge der größeren Oberfläche kann wirksamer das Kohlenmonoxid durch Katalyse in das ungefährliche Kohlen­ dioxid umgesetzt werden. Der austretende Abgasstrom ist praktisch vollkommen frei von Kohlenmonoxid.

Außerdem wirkt gleichzeitig die auf Faserbasis aufge­ baute Katalysatoreinrichtung als Partikel- oder Rußfilter, in dem der Ruß gefangen wird und mit Hilfe der katalyti­ schen Beschichtung ebenfalls zu Kohlendioxid oxidiert wird. Schließlich wirken die Fasern mit der katalytischen Beschichtung als gleichsame Träger für die bis dahin noch nicht verbrauchte Menge an ammoniakhaltiger Lösung, die sich extrem fein auf den Fasern niederschlägt und dadurch eine sehr große Reaktionsoberfläche für noch vorhandenes Stickoxid bildet.

Da nur eine Katalysatoreinrichtung vorhanden ist, wird die Abgasanlage volumenmäßig sehr klein.

Um das Herauslösen von Fasern zu verhindern, sind die Fasern vorzugsweise zu einem textilen Flächengebilde ver­ arbeitet, in dem sie fest verankert sind. Es hat sich he­ rausgestellt, dass ein Gestrick ein für Katalysatoren be­ sonders geeignetes textiles Flächengebilde ist, das die Fasern sehr gut festhält und sich auch bei Fadenbrüchen nicht auflöst. Ein Gestrick lässt sich auch bei störri­ schen Fasern sehr gut legen, ohne unerwünschte Kleinfalten zu bilden, die großvolumige Gaskanäle entstehen lassen, durch die das Abgas ungereinigt hindurchströmen kann.

Ein besonders guter Filter- und Katalysatoreffekt wird erreicht, wenn das Gestrick Lagen bildet, die unmit­ telbar aufeinander liegen und gegebenenfalls vorzugsweise längs einer Kante miteinander verbunden sind.

Derartige Lagen werden erhalten, wenn das Gestrick als Endlosschlauchware hergestellt wird, die sodann zu einem Band flachgelegt wird. Das erhaltene doppellagige Band wird zickzackförmig gefaltet, um die gewünschten aufeinander gestapelten Lagen zu erhalten. In der Kataly­ satoreinrichtung wird der so erhaltene Stapel aus Ge­ stricklagen in einer Weise angeordnet, dass der Gasstrom gezwungen wird, zwischen den Lagen des Gestricks hindurch­ zuströmen.

Eine andere Möglichkeit die gewünschten Gestricklagen zu erhalten, besteht darin, den Gestrickschlauch in Schlauchlängsrichtung zu stauchen, wodurch ringförmige Lagen entstehen, die ebenfalls übereinander liegen und an der Innen- und Außenkante miteinander verbunden sind.

Beide Konfigurationen führen zu einer relativ großen Wanddicke in Strömungsrichtung und dementsprechend zu ei­ ner guten Filter- und Katalysatorwirkung. Andererseits ist der Strömungswiderstand und damit der Rückstau zum Ver­ brennungsmotor hin gering.

Das Gestrick kann aus metallischen und/oder minerali­ schen Fasern hergestellt sein, die entsprechend mit Kata­ lysatormaterial bspw. Vanadiumpentoxid beschichtet sind oder diese Material enthalten.

Je besser die Verteilung des das Ammoniak abgebenden Stoffes in dem Abgasstrom ist, umso besser wird auch die Reinigung des Abgases von dem belastenden Stickoxid. Es hat sich deswegen als zweckmäßig erwiesen, beim Eindüsen bereits möglichst kleine Tröpfchen zu erzeugen. Dies lässt sich erreichen, wenn das Eindüsen gemeinsam mit Luft er­ folgt, wobei gleichzeitig der notwendige Luftbedarf im Abgasstrom erzeugt werden kann. Eine Düse, die sehr gün­ stige Eigenschaften hat, weist schlitzförmige Auslässe für die Luft und im Wesentlichen kreisförmige Auslässe für das Ammoniak abgebende Mittel auf, wobei die schlitzförmigen Düsenauslässe für das Ammoniak abgebende Mittel umgeben.

Da Ammoniak selbst giftig ist, ist es von Vorteil, den Ammoniak nicht in unmittelbarer Form im Fahrzeug oder in der Nähe des Verbrennungsmotors bereitzuhalten. Bereits die kleinsten Leckagen könnten zu einer Gefährdung führen. Es ist deswegen günstiger, anstelle von Ammoniak Harnstoff oder Harnstoffkarbamat oder andere Verbindungen zu verwen­ den, bei denen kein freier Ammoniak vorhanden ist und die den Ammoniak erst bei Erwärmung entstehen lassen. Die Handhabung wird dadurch wesentlich ungefährlicher.

Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen­ stand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Abgasanlage gemäß der Erfindung in einem schematisierten Längsschnitt

Fig. 2a,b ein erstes Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Katalysators

Fig. 3a,b ein zweites Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Katalysators

Fig. 4 die Düse, Eindüseinrichtung in einem schemati­ sierten Längsschnitt und

Fig. 5 die Düse nach Fig. 4 in einer Draufsicht auf die Auslasseite.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Abgasanlage 1 für einen Verbrennungsmotor 2, der vorzugs­ weise ein Dieselmotor ist. Zu der Abgasanlage 1 gehört ein Abgaskanal 3, der an seinem stromaufwärts gelegenen Ende in einen Abgaskrümmer 4 übergeht, der mit den Auslässen des Dieselmotors 2 verbunden ist. Stromabwärts des Aus­ puffskrümmers 4 mündet in den Gaskanal 3 eine Eindüsein­ richtung 5.

Die Eindüseinrichtung 5 dient dazu, ein Reaktions­ mittel, das Ammoniak enthält oder sich in Ammoniak auf­ spaltet, in den Abgaskanal 3 einzudüsen.

Stromabwärts enthält der Abgaskanal 3 mehrere hinter­ einander angeordnete Verwirbelungseinrichtungen 6, 7 und 8.

Der aus der letzten Verwirbelungseinrichtung 8 aus­ tretende Gasstrom gelangt schließlich in eine Katalysator­ einrichtung 9. Nach dem Durchströmen der Katalysatorein­ richtung 9 wird der gereinigte Abgasstrom über eine Öff­ nung 11 ins Freie abgeblasen.

Mit der Kurbelwelle des Dieselmotors 2 ist ein Dreh­ zahlgeber 12 mittelbar oder unmittelbar gekuppelt, der über eine Signalleitung 13 ein der Motordrehzahl propor­ tionales Signal abgibt. Das Signal gelangt in eine Wand­ lerschaltung 14, die auf einer elektrischen Leitung 15 ein Steuersignal an eine Steuerschaltung 16 abgibt. Die Steu­ erschaltung 16 dient dazu, eine Flüssigkeitspumpe 17 sowie einen Kompressor 18 zu steuern. Hierzu ist die Flüssig­ keitspumpe 17 über eine elektrische Leitung 18 mit der Steuerschaltung 16 verbunden und der Kompressor 18 über eine elektrische Leitung 21. Zumindest die Flüssigkeits­ pumpe 17 ist in einer Bauart ausgeführt, die eine kontinu­ ierliche Verstellung des Volumenstroms gestattet.

Die Flüssigkeitspumpe 17 weist zwei Anschlüsse 22 und 23 auf, wobei der Anschluss 22 auf der Saugseite und der Anschluss 23 auf der Druckseite liegt. Der Sauganschluss 22 ist über eine Rohrleitung 24 mit einem Vorratsbehälter 25 verbunden. In dem Vorratsbehälter 25 befindet sich eine wässrige Lösung, die sich z. B. aus 40% Harnstoff und 60% Wasser zusammensetzt. Mit Hilfe einer weiterhin in den Vorratsbehälter mündenden Fülleitung 26, die über ein Absperrventil 27 abzusperren ist, kann die wässrige Harn­ stofflösung in den Vorratsbehälter 25 nachgefüllt werden.

Der Druckanschluss 23 steht über eine Rohrleitung 28 mit einer Zerstäuberdüse 29 strömungsmäßig in Verbindung. Die Zerstäuberdüse 25 ist dazu eingerichtet, die wässrige Harnstofflösung möglichst fein verteilt zu zerstäuben, und außerdem hat sie die Aufgabe, zusätzliche Luft in den Ab­ gaskanal 3 einzuführen, die ebenfalls gut mit dem Abgas­ strom vermischt werden soll. Die Zerstäuberdüse 29 enthält deswegen einen weiteren Satz Düsenöffnungen, die über eine Leitung 31 mit einen Druckanschluss 32 des Kompressors 18 verbunden sind. Der Kompressor 18 saugt Umluft ein und drückt sie in die Leitung 31.

Die stromabwärts der Zerstäuberdüse 29 angeordneten Verwirbelungseinrichtungen 6, 7 und 8 sind im Wesentlichen verwinkelt angeordnete Prallbleche, deren Zweck darin be­ steht, die Verteilung der verdüsten Harnstofflösung zu verbessern, d. h. den Abgasstrom noch gleichmäßiger mit der verdüsten wässrigen Lösung zu durchmischen und gleichzei­ tig gegebenenfalls die Tröpfchengröße zu verringern. Da­ durch soll eine große Oberfläche geschaffen werden, an der die Stickoxide des Abgasstromes mit dem Ammoniak reagieren können.

Die Katalysatoreinrichtung 9 besteht aus einem Mine­ ralfasergestrick, dessen Fasern mit Vanadiumpentoxid be­ schichtet sind.

Der Aufbau der Katalysatoreinrichtung 9, die in Fig. 1 nur sehr schematisch angedeutet ist, ist in den Fig. 2a und 2b genauer dargestellt.

Das Substrat für das Katalysatormaterial Vanadium­ pentoxyd besteht, wie Fig. 2a erkennen lässt, aus einem rundgestrickten Schlauch 33, in dem andeutungsweise Ma­ schen 34 gezeigt sind. Die Maschen 34 bilden Maschenreihen 35, die in Umfangsrichtung des gestrickten Schlauches 33 verlaufen und sogenannte Maschenstäbchen 36, die in Längs­ richtung des gestrickten Schlauchs 33 liegen.

Die Fäden, aus denen der Schlauch 33 gestrickt ist, sind Monofilamente oder Fasern oder ein Gemisch von bei­ dem. Das Material der Fasern sind Mineralstoffe, wie Glas und Quarz oder auch Metalle, die hinreichend warmfest sind.

Auf diesen Fasern des Gestricks ist in einem vorher­ gehenden Prozess das Katalysatormaterial aufgebracht wor­ den.

Der in dieser Weise auf einer Rundstrickmaschine her­ gestellte Gestrickschlauch wird zur Bildung der Katalysa­ toreinrichtung wie im unteren Teil von Fig. 2a gezeigt in Längsrichtung gestaucht. Er bekommt dadurch von außen ge­ sehen etwa die Gestalt eines Baumkuchens oder einer Zieh­ harmonika, wobei sich kreisringförmige Lagen 37 bilden, die in der fertigen Katalysatoreinrichtung aufeinander liegen. Lediglich zum Zweck der besseren Darstellung sind sie in Fig. 2a als voneinander beabstandete Lagen 37 ver­ anschaulicht, um die Orientierung dieser Lagen 37 besser zu erkennen.

Wie sich aus der Fig. 2a weiter ergibt, sind diese ringförmigen Lagen 37 an der Außen- und an der Innenkante jedes Rings einstückig miteinander verbunden. Es gibt so­ mit, abgesehen vom Anfang und vom Ende des Schlauches, in dem durch die Lagen 37 gebildeten Stapel keine freien Kan­ ten, an denen das Gestrick auftrieseln könnte.

Aus diesem Gestrickschlauch 33 wird eine sogenannte Kerze 38 hergestellt, wie sie in Fig. 2b im Längsschnitt gezeigt ist.

Da der gestrickte und gefaltete Schlauch 33 nicht von sich aus hinreichend formstabil ist, enthält die Katalysa­ torkerze zwei ineinander steckende gelochte Rohre 39 und 40. Die Rohre 39 und 40 haben gleiche Länge und sind zu­ einander koaxial. Sie begrenzen zwischen sich einen zylin­ drischen Ringraum 41. Da sie außer der Stützfunktion keine weitere Aufgabe haben, sind die in den beiden Rohren ent­ haltenen Öffnungen so groß wie möglich.

Beide Rohre 39 und 40 sind an einem Ende gasdicht an einem scheibenförmigen Deckel 42 befestigt. Der Deckel 42 ist bspw. mit dem äußeren Rohr 40 und mit dem inneren Rohr 39 verschweißt und schließt somit sowohl den ringförmigen Raum 41 als auch den Innenraum der durch das Rohr 38 ge­ bildet ist, gasdicht ab. In dem Ringraum 41 befindet sich der leporelloartig in Längsrichtung gefaltete gestrickte Schlauch 33. Dessen einzelne Lagen sind in dem Längs­ schnitt von Fig. 2b als Wellenlinien zu erkennen. Auch hierbei sind lediglich aus Darstellungsgründen die einzel­ nen Schichten der Lagen 37 voneinander beabstandet darge­ stellt. In Wahrheit liegen sie aufeinander, so dass mit bloßem Auge die Schichtenbildung im Schnitt nicht mehr zu erkennen wäre.

Der Füllgrad des Ringraumes 41 richtet sich nach dem erforderlichen oder zulässigen Gegendruck, der an der Ka­ talysatoreinrichtung 9 entstehen darf.

An seinem von der Scheibe 42 abliegenden Ende ist der Ringraum 41 durch eine ringförmige Scheibe 43 verschlos­ sen. Diese Scheibe 43 ist gasdicht sowohl mit dem äußeren Rohr 40 als auch mit dem inneren Rohr 39 verschweißt. Eine in der Scheibe 43 enthaltene Öffnung 44 entspricht im Durchmesser der lichten Weite des Rohres 39.

Die Funktionsweise der in Fig. 2b gezeigten Katalysa­ torkerze 38 ist wie folgt:

Der Abgasstrom gelangt über die Öffnung 44 in den durch das Rohr 38 offengehaltenen Innenraum. Von hier aus strömt der Abgasstrom radial durch den von den Lagen 37 gebildeten Filter- und Katalysatorkörper hindurch und er tritt an der Außenseite des Rohres 40 aus. Da die beiden Rohre sowohl über den Ring 43 als auch über die Scheibe 42 miteinander verbunden sind, gelangt der Abgasstrom nur auf diese Weise hindurch. Er strömt dabei etwa parallel zu den aufeinanderliegenden Lagen 37 hindurch, d. h. etwa in Rich­ tung parallel zu der Ausrichtung der Maschenstäbchen in den einzeln Lagen 37.

Die Katalysatoreinrichtung 9 in Fig. 1 wird im ein­ fachsten Falle von lediglich einer Katalysatorkerze 38 nach Fig. 2b gebildet.

Die Katalysatorkerze 38 nach Fig. 2b wird so in dem Abgaskanal 3 eingesetzt, dass die Öffnung 40 das stromauf­ wärtsgelegene Ende bildet.

Damit kein Abgas an der Katalysatorkerze 38 vorbei­ strömen kann, ist sie mittels einer Scheibe 46 abgedichtet in dem Gaskanal 3 gehalten. Das gegenüberliegende Ende der Katalysatorkerze 38 kann über gestrichelt angedeutete Streben 47 in dem Abgaskanal 3 abgestützt sein.

Eine andere Art, das Gestrick anzuordnen zeigen die Fig. 3a und 3b. Auch hierbei wird wieder von einem Ge­ strickschlauch 33 ausgegangen, der jedoch nach dem Stri­ cken zu einem Band 51, das zwei randseitig miteinander verbundene Lagen 52 und 53 aufweist, flachgelegt wird. Das so erhaltene Band 51 wird gemäß Fig. 3b leporelloartig gefaltet und es entsteht ein im Grundriss rechteckiger Stapel 54, der aus dem endlosen Band 51 besteht. Er ent­ hält wiederum mehrere aufeinanderliegende Lagen 37, die in der Draufsicht rechteckig sind. Lediglich aus Darstel­ lungsgründen sind sie in Fig. 3b voneinander beabstandet gezeigt. In Wahrheit stehen sie unmittelbar in Berührung.

Der so erhaltene Stapel gemäß Fig. 3b wird in einen nicht gezeigten quaderförmigen Käfig eingesetzt, der die Aufgabe hat, den Stapel 54 in der Form zu halten. Der Kä­ fig entspricht insoweit funktionsmäßig den beiden Rohren 38 und 39.

Er hat ferner die Aufgabe zu verhindern, dass der Gasstrom an den falschen Stellen austritt bspw. am Stapel 54 vorbeiströmt oder vorzeitig seitlich zwischen den Lagen 37 ausströmt. Der Käfig kann deswegen bspw. so gebaut sein, dass er zwei zueinander parallel und voneinander beabstandete Wände aus Streckmetall aufweist, die den Faltkanten des Stapels 54 benachbart sind. Alle übrigen Wände sind hingegen geschlossen. Der Gasstrom würde dann entsprechend der Richtung eines Pfeiles 55 durch den Sta­ pel 54 hindurchströmen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen schließlich im Schnitt und in der Draufsicht stark schematisiert die Zerstäuberdüse 39. Sie enthält zwei zueinander koaxiale Kanäle 56 und 57, die jeder für sich mit der Leitung 28 oder 31 verbunden sind. An ihrem abströmseitigen Ende gehen sie in eine Düsenplat­ te 58 abgedichtet über. Die Düsenplatte 58 enthält drei Bohrungen 59, die so ausgeführt sind, dass sie zur Aus­ trittsseite hin konvergieren. Die Bohrungen 59 stehen strömungsmäßig mit dem Kanal 57 in Verbindung. Auf diese Weise werden drei Flüssigkeitsstrahlen erzeugt, die auf der Mittelachse der Düsenplatte 58 aufeinander treffen würden.

Um die Bohrungen 59 herum sind mehrere, insgesamt 6 schlitzförmige Öffnungen 61 angeordnet, die mit dem Kanal 46 strömungsmäßig verbunden sind, der den inneren Kanal 57 zumindest in der Nähe der Düsenplatte 58 koaxial umgibt. Die schlitzförmigen Öffnungen 61 sind wie gezeigt schup­ penförmig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.

Die Wirkungsweise der gezeigten Abgasanlage 1 ist wie folgt.

Aus den Zylindern des Dieselmotors 1 tritt ein Ab­ gasstrom aus, der Kohlenmonoxyd, unverbrannte Kohlenwas­ serstoffe, Ruß und Stickoxide enthält. All diese Komponen­ ten sind unerwünscht. Zusätzlich enthält der Abgasstrom unverbrannte Luft, weil der Dieselmotor mit einem Luft­ überschuß entsprechend einem λ-Wert zwischen 1,5 und 2 arbeitet.

Das in dem Abgasstrom enthaltene Kohlenmonoxid und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe reagieren in der Ka­ talysatoreinrichtung 9 miteinander und sie reagieren unter katalytischer Wirkung des Vanadiumpentoxids zu H₂O, Kohlen­ dioxid und molekularem Sauerstoff.

Ohne besondere Vorkehrungen würde hingegen das Stick­ oxid aus der Abgasanlage ins Freie gelangen. Um dies zu verhindern, wird mit Hilfe der Eindüseinrichtung 5 im richtigen Mischungsverhältnis die Harnstofflösung mittels der Flüssigkeitspumpe 17 in den Abgasstrom eingespritzt und dort unter Zuhilfenahme der Druckluft aus den schlitzförmigen Düsen 61 zerstäubt.

Mit Hilfe der Einspritzeinrichtung 5 gelangt in den Abgaskanal eine Mischung aus Luft und wässriger Harnstoff­ lösung in einem Mengenanteil derart, dass das Stickoxid vollständig abgebaut wird und andererseits kein freier Ammoniak oder kein freier Harnstoff die Abgasanlage ver­ lässt. Deswegen werden die Pumpe 17 sowie der Kompressor 18 drehzahlabhängig gesteuert.

Die eingespritzte Harnstofflösung zersetzt sich bei der hohen Abgastemperatur zu Ammoniak und Kohlendioxid. Dieser Ammoniak (NH₃) reagiert unter katalytischer Wirkung des Vanadiumpentoxids zu molekularem Stickstoff und Was­ ser.

Das Vanadiumpentoxid in der Katalysatoreinrichtung 9 sorgt auch dafür, dass im Abgasstrom enthaltener Ruß mit dem Sauerstoffanteil der vorhandenen Luft flammenlos zu Kohlendioxid verbrennt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können mit Hilfe eines einzigen Katalysators, der ausschliesslich mit Vana­ diumpentoxid beschichtet ist alle schädlichen Abgasanteile beseitigt werden. Dabei hat der aus dem Gestrick bestehen­ de Katalysator den Vorteil, dass er keine Harnstofflösung ins Freie entkommen lässt. Die "Porenstruktur" des lagen­ weise geschichteten Gestricks erzeugt so starke Wirbel, dass keine Tröpfchen durch den Katalysatorkörper hindurch­ gelangen können. Der Katalysator wirkt gleichzeitig als Falle für die Harnstofflösung, die sich gegebenenfalls extrem dünn auf der Oberfläche der Fasern ausbreitet und so eine große Reaktionsfläche zum Reagieren mit dem schädlichen Stickoxid bereithält.

Anstelle von Harnstoff können auch Harnstoffcarbamat so wie andere chemische Zusammensetzungen verwendet wer­ den, die bei Erwärmung im Abgasstrom Ammoniak produzieren. Ammoniak selbst wäre wegen seiner Giftigkeit nur für sta­ tionäre Anlagen denkbar.

Eine Abgasanlage, die nach dem SCR-Katalysatorprinzip arbeitet, enthält eine Eindüseinrichtung für eine chemi­ sche Verbindung, die Ammoniak enthält oder in der Abgas­ umgebung Ammoniak abspaltet. Stromabwärts der Eindüsein­ richtung befindet sich eine Katalysatoranordnung, bei der das Substrat für den Katalysator von einem Gestrick gebil­ det ist. Die Fäden des Gestricks sind mit dem Katalysator­ material beschichtet, das vorzugsweise Vanadiumpentoxid ist.

Claims (18)

1. Abgasanlage (1) für Verbrennungsmotoren (2), mit einem von dem Verbrennungsmotor (2) kommenden Gaskanal (3),
mit einer in den Gaskanal (3) mündenden Eindüsein­ richtung (5) für ein Mittel das bei Erwärmung Ammoniak freisetzt und
mit einer stromab der Eindüseinrichtung (5) in dem Gaskanal (3) angeordneten Katalysatoreinrichtung (9), de­ ren das Katalysatormaterial tragendes Substrat (33) Fasern aufweist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Eindüseinrichtung (5) in dem Gaskanal (3) eine Verwirbelungseinrichtung (6, 7, 8) angeordnet ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich eine Katalysatoreinrichtung (9) oder mehre­ re parallel geschaltete Katalysatoreinrichtungen (9) vor­ handen ist bzw. sind.

4. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) ein textiles Flächengebilde auf­ weist.

5. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Gestrick (33) ist.

6. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestrick (33) eine Vielzahl von aufeinander lie­ genden Lagen (37) bildet und dass der Gasstrom derart ge­ leitet wird, dass er mit einer Strömungskomponente par­ allel zu den Lagen (37) das Gestrick (33) durchströmt.

7. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in Lagen (37) geschichtete Gestrick (33) derart angeordnet ist, dass der Gasstrom parallel zu den Ma­ schenstäbchen (36) strömt.

8. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestrick (33) aus einem Endlosschlauch besteht.

9. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endlosschlauch (33) zu einem Band (51) flachge­ legt ist und dass das so erhaltene Band (51) leporello­ artig gefaltet ist, um die aufeinander liegenden Lagen (37) zu bilden.

10. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endlosschlauch (33) in sich gestaucht ist, derart dass ringförmige Lagen (37) entstehen, die jeweils aufein­ ander liegen.

11. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mineralische oder metallische Fasern auf­ weisen.

12. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüseinrichtung (5) mit Luft arbeitet.

13. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüseinrichtung (5) einen Kanal (56) für die Luft und einen weiteren Kanal (57) für das Ammoniak abge­ bende Mittel enthält.

14. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüseinrichtung (5) wenigstens einen Auslass (61) für die Luft und wenigstens einen weiteren Auslass (59) für das Ammoniak abgebende Mittel enthält.

15. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (61) für die Luft schlitzförmig ist.

16. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auslässe (61) für die Luft vorhanden sind, die den oder die Auslässe (59) für das den Ammoniak abge­ bende Mittel umgeben.

17. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Auslässe (59) für das den Ammoniak abge­ bende Mittel im Querschnitt im wesentlichen rund sind.

18. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniak abgebende Material Harnstoff oder Harns­ toffcarbamat ist.